TBS / 332_53_УП_Технологии беспроводных сетей

3.8.1 Параметризация модели и планирование экспериментов

Рассмотренную на рис. 3.12 конфигурацию можно получить, соответствующим образом меняя параметры. Установим эти параметры так, чтобы рассмотреть сразу несколько граничных случаев. С учетом этого и в силу принятых в РРУИМ допущений схема сети примет вид, показанный на рис. 3.13. Через буквы R обозначаются пропускные способности каждого из каналов связи. Для создания тяжелого режима работы все три МС, относящиеся к некоторой БС, находятся в одном секторе, поэтому вынуждены делить радиоканал между собой. Значения R1, R2, R3 были выбраны так, чтобы в БС №1 наблюдалась перегрузка канала связи, в БС №2 загрузка бы близка к 1, а в БС №3 – меньше единицы. Так как суммарный поток от трех станций составляет 3*1.95 = 5.85 Мбит/с, то нагрузки каналов R1, R2, R3 соответственно составят 1.17, 0.98 и 0.84 Эрл. Оба канала связи R4 и R5 будут загружены всего на (5 + 6 + 7)/100 = 0.18 Эрл, что можно считать типичной ситуацией для рассматриваемой сети, т.к. с большей вероятностью узким место будет являться беспроводной сегмент сети.

R1 = 5 мбит/с

МС №1

МС №9

Рис. 3.13. Структура имитационной модели БТС КС

Сведем установленные параметры РРУИМ в табл. 3.4. В этой таблице приняты обозначения: УП – управляющие пакеты, АП – аудиопакеты, ВП – видеопакеты, ЗР – закон распределения, КВ – коэффициент вариации, ПС – пропускная способность. Обратим внимание, что все законы распределения являются гамма-законами. Это удобно, т.к. в гамма-распределении можно изменять КВ в диапазоне от 0 до бесконечности. Исследования показали, что третий момент распределения очень мало влияет на характеристики, поэтому в исследованиях

121

достаточно ограничиться рассмотрением одного только гаммараспределения.

Заметим, что заданные значения в параметре №15 отличаются от вышеуказанных значений в два раза. Это отличие связано с тем, что параметр №15 задает суммарную пропускную способность в направлениях UL и DL. В свою очередь параметр №22 задает, какую именно часть от

122

общей пропускной способности нужно выделить для направления UL, в котором и идут рассматриваемые потоки трафика. Т.к. в нашем случае этот параметр равен 0.5, то и необходимо увеличить значения в параметре №15 в два раза.

На этапе планирования экспериментов было решено проводить их по следующей схеме: выяснить влияние коэффициента вариации разных параметров потоков на исследуемые характеристики (задержка, вариация задержки, процент потерь). Для этого синхронно изменялись коэффициенты вариации всех законов распределения, принимая последовательно значения 0.25, 0.5, 1 и 2.

3.8.2. Анализ характеристик пакетов, идущих через перегруженный канал связи

В проведенных экспериментах канал связи между МС №1, МС №2, МС №3 и БС №1 оказался перегруженным (нагрузка составляет 1.17 Эрл). На рис. 3.14 представлены графики, иллюстрирующие изменение характеристик сети при изменении второго момент законов распределения. При этом, данные по всем трем мобильным станциям усредняются, т.к. для каждой из них ситуация полностью симметричная. Отметим, что на всех графиках на горизонтальной оси нанесен КВ каждого из законов распределения.

Как видно из рис. 3.14, задержка практически не меняется с изменением КВ, что очевидно, учитывая конечный размер буфера в МС, т.к. при перегрузке практически каждый пакет вынужден пройти путь от начала этого буфера до его конца. Уровень задержки много превышает допустимый уровень в 150 мс. Очевидно, что в такой конфигурации сеть непригодна для использования.

Рис. 3.14. Характеристики задержки пакетов перегруженного канала связи

Вторые моменты характеристик (т.е. джиттер) сходятся дольше, чем первые (особенно при работе в режиме перегрузки), поэтому для уточнения характера зависимости требуется в 2 или 3 раза увеличить длительность эксперимента. Однако сказанное не мешает определить общий характер зависимости и утверждать, что и значения джиттера

123

сильно превышают допустимый уровень в 50 мс. На рис. 3.15 приведен график зависимости потерь от КВ. Уровень потерь неприемлемо выше допустимого уровня 10-4 ÷ 10 -3.

Рис. 3.15. Характеристики потерь пакетов перегруженного канала связи

3.8.3. Анализ характеристик пакетов, идущих через высоконагруженный канал связи

В проведенных экспериментах канал связи между МС №4, МС №5, МС №6 и БС №2 оказался высоконагруженным (нагрузка составляет 0.98 Эрл). На рис. 3.16 видно, что при КВ>0.5 задержки превышают допустимый уровень в 150 мс, а при меньших КВ система работает нормально.

Рис. 3.16. Характеристики задержки пакетов высоконагруженного канала

Отметим, что характеристики аудио- и видео-потоков совпадают, поэтому отражены на графике одной линией. Аналогичная ситуация с джиттером, но здесь уже при КВ>0.3 имеем превышение нормы в 50 мс. Конечно, это не касается управляющего потока, т.к. его пакеты имеют более высокий приоритет, а поэтому практически не «замечают» наличия перегрузок.

Интересная ситуация показана на рис. 3.17.

124

Это связано с тем, что при незаполненном буфере в МС стало проявляться преимущество аудио-потока, заключающееся в более малом размере пакетов. Маленькие пакеты с большей вероятностью уместятся в один кадр физического уровня WiMax и не подвергнутся фрагментации, что снизит уровень задержек. Отметим также, что при КВ>1.5 задержки становятся выше предельно допустимых для аудио и видео, а для пакетов управляющего потока остаются приемлемыми даже при КВ=2.

В случае с джиттером ситуация аналогичная. Видим четкую зависимость, при которой с превышением КВ некоторого порога характеристики сети также превышают допустимый уровень в 50 мс.

126

Литература

1.Вишневский В.М., Ляхов А.И., Портной С.Л., Шахнович И.В. Широкополосные беспроводные сети передачи информации. – М.: Техносфера, 2005. – 592 с.

2.Вишневский В.М., Семенова О.В. Системы поллинга: теория и применение в широкополосных беспроводных сетях. – М.: Техносфера, 2007. – 312 с.

3.Алиев Т.И. Основы моделирования дискретных систем. – СПб:

СПбГУ ИТМО, 2009. – 363 с.

4.Вишневский В.М. Теоретические основы проектирования компьютерных сетей. – М.: Техносфера, 2003. – 512 с.

5.Кельтон В., Лоу А. Имитационное моделирование. Классика CS. 3-

еизд. – СПб.: Питер; Киев: Издательская группа BHV, 2004. – 847 с.: ил.

127